新課標(biāo)高中數(shù)學(xué)教學(xué)中培育學(xué)生科學(xué)精神的實(shí)踐研究

王延固

數(shù)學(xué)是研究數(shù)量關(guān)系和空間形式的一門科學(xué)。數(shù)學(xué)源于對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象，基于抽象結(jié)構(gòu)，通過(guò)符號(hào)運(yùn)算、形式推理、模型構(gòu)建等，理解和表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界中事物的本質(zhì)、關(guān)系和規(guī)律。數(shù)學(xué)在形成人的理性思維、科學(xué)精神和促進(jìn)個(gè)人智力發(fā)展的過(guò)程中發(fā)揮著不可替代的作用。《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》在“基本理念”中指出：“高中數(shù)學(xué)課程以學(xué)生發(fā)展為本，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，培育科學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)，提升數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。”同時(shí)，在“課程目標(biāo)”中要求：“通過(guò)高中數(shù)學(xué)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能提高學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，增強(qiáng)學(xué)好數(shù)學(xué)的自信心，養(yǎng)成良好的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)慣，發(fā)展自主學(xué)習(xí)的能力；樹立敢于質(zhì)疑、善于思考、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神。”可見(jiàn)，新課標(biāo)高度重視培育學(xué)生的科學(xué)精神。在此，筆者就新課標(biāo)高中數(shù)學(xué)教學(xué)中培育學(xué)生科學(xué)精神作了一定的實(shí)踐研究。

一、突出發(fā)展數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)，培育學(xué)生的科學(xué)精神。

《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》要求：“應(yīng)突出發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)要求，幫助學(xué)生在獲得必要的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能、感悟數(shù)學(xué)基本思想、不斷積累數(shù)學(xué)基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程中，逐步提高發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題的能力、分析和解決問(wèn)題的能力，發(fā)展數(shù)學(xué)實(shí)踐能力及創(chuàng)新意識(shí)，樹立科學(xué)精神，促進(jìn)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。”（1）認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)模型在科學(xué)、社會(huì)、工程技術(shù)諸多領(lǐng)域的作用，提升實(shí)踐能力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)精神。例如，在《數(shù)列》這一章知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，在學(xué)習(xí)完等差和等比數(shù)列的基礎(chǔ)知識(shí)后，教師要引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度去認(rèn)知數(shù)列，熟練地掌握通項(xiàng)公式，并運(yùn)用該公式進(jìn)行相關(guān)數(shù)學(xué)題目的運(yùn)算。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生要有意識(shí)地構(gòu)建起數(shù)學(xué)模型。在數(shù)學(xué)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，教師要有意識(shí)地鍛煉學(xué)生的建模思維，使其在不斷的發(fā)展中得到拓展，不僅學(xué)習(xí)到扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容，而且能夠真正地處理現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題，有助于培育學(xué)生的科學(xué)精神。（2）通過(guò)運(yùn)算促進(jìn)數(shù)學(xué)思維發(fā)展，形成規(guī)范化思考問(wèn)題的品質(zhì)，養(yǎng)成一絲不茍、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神。以《平面向量的運(yùn)算》一節(jié)教學(xué)為例，教師在布置相關(guān)習(xí)題時(shí)，要充分結(jié)合到三角形法則與平面四邊形法則，讓學(xué)生可以熟練運(yùn)用這兩種解題方法來(lái)解決向量中的問(wèn)題，多方提高學(xué)生的運(yùn)算能力。在實(shí)際問(wèn)題的解答中，每個(gè)學(xué)生都有自己獨(dú)特的解題方法，只要自己能夠通過(guò)自己的方式算出正確答案就是好的方法。不管是哪種運(yùn)算方法都能提高學(xué)生對(duì)這種方法運(yùn)用的熟練程度，使其從多角度出發(fā)促進(jìn)思維能力的發(fā)展，綜合提高數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，從而通過(guò)運(yùn)算促進(jìn)學(xué)生科學(xué)精神的培育。

二、教學(xué)內(nèi)容融入數(shù)學(xué)文化，培育學(xué)生的科學(xué)精神。

《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》要求：“數(shù)學(xué)文化應(yīng)融入數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)。在教學(xué)活動(dòng)中，教師應(yīng)有意識(shí)地結(jié)合相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，將數(shù)學(xué)文化滲透在日常教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生了解數(shù)學(xué)的發(fā)展歷程，認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)在科學(xué)技術(shù)、社會(huì)發(fā)展中的作用，感悟數(shù)學(xué)的價(jià)值，提升學(xué)生的科學(xué)精神。”“應(yīng)當(dāng)把數(shù)學(xué)文化融入到學(xué)習(xí)內(nèi)容中，可以適當(dāng)?shù)亟榻B數(shù)學(xué)和科學(xué)研究的成果，開(kāi)拓學(xué)生的數(shù)學(xué)視野，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。”比如，一教師在介紹歐拉公式時(shí)，給學(xué)生講講歐拉的事跡：18世紀(jì)數(shù)學(xué)界的靈魂人物歐拉（Leonhard Euler ，1707～1783），他在年近花甲時(shí)雙目失明。不久，除了其本人和一些手稿幸免于難外，他的住所和財(cái)產(chǎn)全都在一場(chǎng)大火后蕩然無(wú)存。盡管遭受一系列的不幸和沉重打擊，歐拉的科學(xué)活動(dòng)絲毫沒(méi)有減少，歐拉用其罕見(jiàn)的記憶力和心算能力進(jìn)行高等數(shù)學(xué)運(yùn)算。歐拉在完全失明前，在還能朦朧地看到一些東西的最后時(shí)刻，還在一塊大黑板上寫下他發(fā)現(xiàn)的公式，然后口述其內(nèi)容。在失明后的17年里，歐拉還解決了許多數(shù)學(xué)問(wèn)題，他的論文多而且長(zhǎng)，以致在他去世之后的10年內(nèi)，他的論文仍在科學(xué)院的院刊上持續(xù)發(fā)表。19世紀(jì)偉大數(shù)學(xué)家高斯（Gauss，1777～1855）曾說(shuō)：“研究歐拉的著作永遠(yuǎn)是了解數(shù)學(xué)的最好方法”。在教學(xué)中把數(shù)學(xué)家的這種精神植入學(xué)生的思想中，可以端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和勇于探索、不怕困難的精神。

三、引導(dǎo)學(xué)生理性思考問(wèn)題，培育學(xué)生的科學(xué)精神。

理性思考實(shí)質(zhì)上是帶有明確性特點(diǎn)的一種思考方向，是學(xué)生按照一定的思維依據(jù)，細(xì)致觀察事物，在對(duì)問(wèn)題加以分析后，展現(xiàn)的一種抽象概括思維。理性思考是人類探索客觀事物本質(zhì)和規(guī)律的有效武器，理性思考并不停留于對(duì)事物外部和表面之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)，而是遵循特定的理論，以高度的洞察力和抽象力分析矛盾，最終形成正確的理性認(rèn)識(shí)。數(shù)學(xué)作為一門邏輯性強(qiáng)、抽象化的學(xué)科，在一些數(shù)學(xué)概念界定、法則使用及結(jié)論檢測(cè)過(guò)程中均有嚴(yán)格的規(guī)定與要求，若不遵守規(guī)定、有意忽略等，很難取得良好的做題效果。故而，在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師要培養(yǎng)學(xué)生解題過(guò)程中要有理有據(jù)，認(rèn)真遵循運(yùn)算法則與定理等。比如，在《圓錐曲線的方程》這一章的《雙曲線》一節(jié)教學(xué)中，教師給出一道例題“已知C、D兩哨所間距為1400m，C比D早3s聽(tīng)到炮彈爆炸聲，聲速是340m/s，試問(wèn)炮彈爆炸點(diǎn)在怎樣的曲線上？”不難發(fā)現(xiàn)，這道例題是依照雙曲線定義改編而成的。若學(xué)生只依照數(shù)學(xué)方法求算出本題的答案，能夠做出如下結(jié)論：炮彈爆炸點(diǎn)應(yīng)在雙曲線上。但是通過(guò)聯(lián)系現(xiàn)實(shí)情況可以發(fā)現(xiàn)，爆炸點(diǎn)只能在雙曲線的一側(cè)支上，且是臨近C點(diǎn)的一支上。這就要求學(xué)生在解題過(guò)程不能只是死套教科書上的理論知識(shí)，應(yīng)結(jié)合題目?jī)?nèi)容進(jìn)行分析探究，善于利用批判的眼光去檢查自己解出的答案。課堂教學(xué)中教師要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)這種客觀規(guī)律、規(guī)則做實(shí)的精神，逐漸協(xié)助學(xué)生養(yǎng)成理性的思辨能力，從而培育學(xué)生的科學(xué)精神。

總之，高中階段學(xué)生科學(xué)精神的培育是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，無(wú)法一蹴而就，也不能急功近利，否則必然會(huì)適得其反。在新課標(biāo)高中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師要立足學(xué)生層面，從教育實(shí)際和學(xué)生情況出發(fā)，構(gòu)建有效的科學(xué)精神培育方案，進(jìn)而循序漸進(jìn)地推動(dòng)學(xué)生科學(xué)精神的形成。